集成式气液分隔结构深海电动推杆的制作方法

1.本发明涉及电动推杆的领域，具体涉及集成式气液分隔结构深海电动推杆。


背景技术：

2.电动推杆是一种伸缩执行机构，原理为电机带动丝杠转动，驱动推杆伸缩，推动重物，为可靠停稳，一般在电机轴上加有抱闸。深海使用的电动推杆，除实现常规推拉功能外，还需满足耐压的要求，难点在于密封。
3.深海电动推杆可以沿用岸上空气环境下的结构形式，但须外壳足够的厚，能承受一定水深压力，装配各零部件之间须增加密封件。此方案优点是成熟性高，结构简单。缺点是不适合特别深的环境，那样壁厚增加会很大。
4.深海环境下的大压力问题是各种水下设备所面临的和必须首先解决的共性问题，压力补偿是当前国内外常用的、优先考虑和选择的途径。故大多数深海电动推杆，在做好外壳密封连接的基础上，采用腔体填充液压油的压力补偿机构，适合全海深环境。缺点是结构复杂，装配和维护要求高。
5.电动推杆的控制系统大多为单独的电控箱，置于深海环境时，耐压同样也基于上述两种方案。布置在空气腔中，外壳承受大的压力；若布置在液压油中，并采取压力补偿，则电子元器件将承受海水深度的压力，对于一些带腔体的元器件，如电容、晶振等，将会压扁损坏，或者定制专用器件。对于电机，有刷的工作不可靠，一般采用无刷电机，控制将变得复杂。对于抱闸，在油中制动工作可靠性下降。
6.本发明为达到最大的集成，取以上两种方案的优点，将机械传动部分置于液压腔，设置压力补偿机构，电气控制部分置于空气腔，降低电子元器件的选型难度，使用普通电子元器件即可。电机及抱闸也可常规选型，同轴布置，通过在丝杠轴上设置内部旋转密封件，做到气液分隔。可满足中等海深环境要求。
7.整机充分利用空间，为一个完整的功能组件，无连带的电控箱、多余水密电缆和耐压接插件等，电线在耐压电控腔内隐形走线连接，相应提高了可靠性，降低了成本，设计也大为简化。对外仅一个接插件，外形简洁，体积小，重量轻，使用维护方便，可作为货架产品生产。


技术实现要素：

8.本发明的主要目的在于提供集成式气液分隔结构深海电动推杆，解决上述背景技术中的问题。
9.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括前外壳与后外壳，前外壳内设有密封滑动的推杆，前外壳外侧固设有补偿组件，补偿组件中的补偿外壳内设有密封滑动的补偿活塞，补偿活塞一端与补偿外壳之间设有补偿弹簧，另一端所在腔体通过通孔与前外壳内部腔体连通；后外壳内设有抱闸电机，抱闸电机端部固设有丝杆，丝杆与推杆端部的丝套螺纹
连接；前外壳内壁径向上设有内置式位置检测组件，推杆上固设有磁钢，磁钢正对内置式位置检测组件滑动。
10.优选方案中，推杆一端固设有第二耐磨导向环，另一端固设有杆耳，第二耐磨导向环两侧通过平键抵靠在前外壳的内壁上凹槽内滑动。
11.优选方案中，前外壳一端设有导向套、杆密封件与第一耐磨导向环，导向套、杆密封件与第一耐磨导向环套在推杆上；前外壳另一端设有固定套，丝杆抵靠在固定套上转动。
12.优选方案中，杆与固定套之间设有旋转密封件，丝杆通过旋转密封件抵靠在固定套上转动，旋转密封件一侧设有压圈，压圈用于固定轴承。
13.优选方案中，后外壳一侧固设有对外接插件，后外壳内固设有电路控制板，固定套上固设有内部接插件，内置式位置检测组件通过内部接插件与电路控制板电连接，外接插件与电路控制板电连接。
14.优选方案中，内置式位置检测组件中的毛细管内设有多个传感器，传感器通过引线与内部接插件电连接。
15.优选方案中，传感器为两个，两个传感器位于推杆的全伸位置与全缩位置。
16.优选方案中，前外壳和后外壳内设有绝缘油，前外壳和后外壳均与补偿组件连通，在前外壳与后外壳之间设有连接腔，连接腔内为空气，带抱闸电机的抱闸结构位于连接腔内；前外壳与后外壳在连接腔的位置互相套接，前外壳与带抱闸电机的输出轴之间设有旋转密封件，后外壳与带抱闸电机的壳体之间形成密封。
17.优选方案中，前外壳和后外壳内设有绝缘油，前外壳和后外壳均与补偿组件连通，在前外壳与后外壳之间设有连接腔，连接腔内为空气，带抱闸电机的抱闸结构位于连接腔内；前外壳与后外壳在连接腔的位置互相套接，前外壳与带抱闸电机的输出轴之间设有旋转密封件，后外壳与带抱闸电机的输出轴之间设有旋转密封。
18.优选方案中，还设有控制系统，控制系统包括中央处理器cpu，供电、电源变换，过流检测，潮湿检测，位置检测，电流驱动，桥路电机控制、通信，隔离。
19.本发明提供了集成式气液分隔结构深海电动推杆，有益效果：1、整体为同轴长形布置，结构紧凑；2、通过气液分区（干湿分区），达到了功能分区。机械部分在液压腔，电路及电机在空气腔，提高了高压密封可靠性，简化了元件选型；3、由于位置检测组件内置于外壳内部，减少外壳外部开孔，减少了密封失效的环节。将位置检测组件的耐压风险，转移到整机的综合考虑中；4、位置检测、电机驱动及通信控制集成于耐压腔，埋藏式走线，对外仅一个接插件，无外部调试工作量，满足货架产品要求。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明的整体结构轴侧视图；图2是本发明的整体结构正视图；图3是本发明的整体结构正剖视图；图4是本发明的a-a剖视图；图5是本发明的b-b轴侧剖视图；图6是本发明的c-c轴侧剖视图；图7是本发明的内置式位置检测组件轴侧剖视图；图8是本发明的电路工作原理图；图中：前外壳1；导向套102；固定套103；杆密封件104；第一第一耐磨导向环105；后外壳2；支耳202；推杆3；丝套302；平键303；第二耐磨导向环304；杆耳305；丝杆4；压圈402；旋转密封件403；补偿外壳5；补偿活塞502；活塞密封件503；补偿弹簧504；带抱闸电机6；内置式位置检测组件602；内部接插件603；电路控制板604；对外接插件605；毛细管606；传感器607；磁钢608；引线609。
具体实施方式
21.实施例1如图1~8所示，集成式气液分隔结构深海电动推杆，包括前外壳1与后外壳2，前外壳1内设有密封滑动的推杆3，前外壳1外侧固设有补偿组件，补偿组件中的补偿外壳5内设有密封滑动的补偿活塞502，补偿活塞502一端与补偿外壳5之间设有补偿弹簧504，另一端所在腔体通过通孔与前外壳1内部腔体连通；后外壳2内设有抱闸电机6，抱闸电机6端部固设有丝杆4，丝杆4与推杆3端部的丝套302螺纹连接；前外壳1内壁径向上设有内置式位置检测组件602，推杆3上固设有磁钢608，磁钢608正对内置式位置检测组件602滑动。由此结构，补偿组件为活塞式压力补偿结构，其更能胜任水下设备在深海环境下的长期工作，其开口与海水连通，海水压力作用在补偿活塞502的上端，在内部液压油与补偿弹簧504的作用下，补偿活塞502两端达到内外压力平衡，由于油的不可压缩性，外部压力通过浮动的补偿活塞502将液压油传递到电动推杆内部，确保电动推杆伸缩状态、静止状态及在不同深度海水下都可靠密封，减轻外壳在深海受压变形破裂的风险。
22.前外壳组由前外壳1、导向套102、固定套103、杆密封件104、第一耐磨导向环105等组成，为液腔。前外壳1是基础，其台阶内孔开有2条对称的直通方槽，一侧为容纳内置式位置检测组件602，另一侧为平键303导向用。导向套102与前外壳1左侧孔同轴连接，接缝处镶嵌o形圈，并用8个螺钉固定，导向套102内孔镶有杆密封件104，其两侧镶有2个第一耐磨导向环105。固定套103与前外壳1右端孔同轴连接，其外圆与前外壳内孔1之间镶有o形圈，固定套103左端凸台，伸入前外壳1方槽内，使固定套103不产生相对于前外壳1的旋转。
23.后外壳组由后外壳2、支耳202等组成，为空气腔。内部布置电气控制组件。后外壳2右端接支耳202，同轴连接，接缝处镶嵌o形圈，并用8个螺钉固定。后外壳2左端与前外壳1右端孔同轴连接，接缝处镶嵌o形圈，并用8个螺钉固定。带抱闸电机6与后外壳2的左侧台阶孔同轴连接，并用4个螺钉固定，伸出的电机轴上镶有平键。电路控制板604用螺钉固定在支耳
202底面，对外接插件605螺纹连接于后外壳2外圆的平台上，两者之间镶有o形圈。
24.推杆组由推杆3、丝套302、平键303、耐磨导向环304，推耳305等组成。推杆3右端孔内装丝套302，同轴连接，并用6个螺钉固定。丝套302法兰两侧带扁，为内置式位置检测组件602和平键303让位。推杆3右端凸起外圆上镶有第二耐磨导向带304，保证在前外壳1孔内平滑移动，与丝套302法兰扁对应位置开有内置式位置检测组件602让位方槽，另一侧镶有平键303，保证推杆3移动时不扭转。推杆3左端螺纹上拧上推耳305，并用螺母并紧防松。推杆3左端外圆与导向套102的内孔配合，可轴向移动，并具有密封耐压功能。
25.丝杠组由丝杆4、压圈402、旋转密封件403等组成。在固定套103的内孔中放入旋转密封件403，从左向右穿入丝杆4，旋转密封件403裹住丝杆4的台阶轴，达到旋转密封的效果。放入轴承，轴承的外圈用压圈402固定，内圈用螺母并紧。丝杆4的右侧为带键槽孔，与镶有平键的电机轴同轴啮合，即可带动丝杆4转动。丝杆4与丝套302是一对传动副。由于固定套103及丝套302都已采取了防旋转措施，故丝杆4转动，推杆3则水平伸缩移动。
26.压力补偿组由补偿外壳5、补偿活塞502、活塞密封件503、补偿弹簧504等组成。补偿外壳5内先放补偿弹簧504，再放带活塞密封件503的补偿活塞502，整个组件安装在前外壳1的上方平台上，用4个螺钉固定，二者之间镶有o形圈，补偿活塞502下腔与前外壳1腔有孔连通。
27.电气控制组由带抱闸电机6、内置位置检测组件602、内部接插件603、电路控制板604、对外接插件605等组成。其中内置位置检测组件602位于前外壳1侧壁的方槽中，相应推杆3外圆开方槽，组合空间可以容纳内置位置检测组件602，引线通过内部接插件603进入后外壳组的空气腔，内部接插件603为密封耐压结构。带抱闸电机6、内置位置检测组件602、电路控制板604在空气腔内连线，对外接插件605为密封耐压结构。带抱闸电机6可以在电机停止时能锁定位置，不让电机发生运动，抱闸结构采用电磁控制。
28.上述结构装配完成后，通电即可实现推杆来回伸缩移动。本发明深海电动推杆实施例的电路工作原理如图4所示，系统含中央处理器cpu，供电、电源变换，过流检测，潮湿检测，位置检测，电流驱动，桥路电机控制、通信，隔离等，伸缩命令由rs485串口总线发出，程序控制，驱动电机工作。对外接插件604含电源、rs485串口总线，接口简洁，通用性强。
29.前外壳1和后外壳2内设有绝缘油，前外壳1和后外壳2均与补偿组件连通，在前外壳1与后外壳2之间设有连接腔，连接腔内为空气，带抱闸电机6的抱闸结构位于连接腔内；前外壳1与后外壳2在连接腔的位置互相套接，前外壳1与带抱闸电机6的输出轴之间设有旋转密封件403，后外壳2与带抱闸电机6的壳体之间形成密封。由此结构，由于连接腔的体积小且套接结构增加了该位置的强度，因此相同尺寸下，本发明能够获得更大耐压深度。
30.前外壳1和后外壳2内设有绝缘油，前外壳1和后外壳2均与补偿组件连通，在前外壳1与后外壳2之间设有连接腔，连接腔内为空气，带抱闸电机6的抱闸结构位于连接腔内；前外壳1与后外壳2在连接腔的位置互相套接，前外壳1与带抱闸电机6的输出轴之间设有旋转密封件403，后外壳2与带抱闸电机6的输出轴之间设有旋转密封。由此结构，进一步的由于连接腔的体积小且套接结构增加了该位置的强度，因此相同尺寸下，本发明能够获得更大耐压深度。
31.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发
明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。